專利名稱：壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)。具體地，本發(fā)明涉及一種例如渦輪增壓器壓縮機(jī)等離心壓縮機(jī)的入口布置。
背景技術(shù)：
壓縮機(jī)包括載有多個葉片(或翼)的葉輪，多個葉片安裝在壓縮機(jī)殼體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸上。葉輪的旋轉(zhuǎn)造成(例如空氣)被抽吸進(jìn)葉輪中并被傳送到出口室或通道。對于離心壓縮機(jī)的情況，出口通道為螺旋形式，該螺旋形式由圍繞葉輪的壓縮機(jī)殼體限定。對于軸向壓縮機(jī)的情況，汽體被軸向地排放。渦輪增壓器是公知的在高于大氣壓的壓力(增壓)下向內(nèi)燃機(jī)入口供氣的裝置， 并廣泛適用于自動車等。在傳統(tǒng)的渦輪增壓器中，葉輪被安裝到渦輪增壓器軸的一端，并被渦輪驅(qū)動的排氣轉(zhuǎn)動，前述渦輪安裝在渦輪增壓器軸的另一端處的渦輪殼體內(nèi)。軸被安裝用于在軸承組件上旋轉(zhuǎn)，前述軸承組件容納在軸承殼體內(nèi)，前述軸承殼體位于壓縮機(jī)和渦輪殼體之間。壓縮空氣被輸送到內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣歧管(intake manifold)，因此增加發(fā)動機(jī)動力。渦輪增壓器壓縮機(jī)產(chǎn)生的噪聲會使人不舒服并對用戶造成潛在傷害。壓縮機(jī)入口處的很大一部分噪聲是由來自葉輪葉片的傳播上游的聲激勵造成。這種噪聲包含涉及軸旋轉(zhuǎn)速度和聲學(xué)(harmonics)的成分范圍。為了削弱當(dāng)空氣加速進(jìn)入壓縮機(jī)時產(chǎn)生的聲波， 通常在壓縮機(jī)殼體的入口的道管輸送上游設(shè)置分離消聲器單元。典型的消聲器包括裝配有圓環(huán)形消聲器隔板的圓柱形或圓錐形殼體，前述圓環(huán)形消聲器隔板沿殼體的軸線軸向地布置。英國專利No. GB2364547說明了一個例子。分離消聲器裝置的應(yīng)用增加了壓縮機(jī)裝置的復(fù)雜度和成本。也增加了可產(chǎn)生共振的表面的數(shù)量，造成葉輪葉片的高周疲勞。在渦輪增壓器中，通過壓縮機(jī)的氣流不受限制是特別重要的，因為，這會損害裝置的性能和效率。由于這樣的原因，隔板設(shè)計是折中的方法并且在削弱壓縮機(jī)入口噪聲方面僅具有有限的能力。通常在壓縮機(jī)殼體的道管輸送下游設(shè)置消聲器單元，以便削弱噪聲和防止噪聲在壓縮機(jī)的道管和中冷器下游產(chǎn)生共振。該消聲器被設(shè)計成削弱葉輪每旋轉(zhuǎn)一周出現(xiàn)一次的噪聲，但是并不關(guān)心本發(fā)明提出的那種類型的噪聲。在一些渦輪增壓器中，壓縮機(jī)入口具有公知的“放大的圖寬度(map width enhanced，麗Ε) ”的結(jié)構(gòu)。美國專利No. 4，743，161說明了這種MWE結(jié)構(gòu)。這種MWE壓縮機(jī)的入口包括兩個同軸管狀入口部分；形成壓縮機(jī)進(jìn)氣口的外入口部分或壁和限定壓縮機(jī)導(dǎo)流器的內(nèi)入口部分壁，或主入口。內(nèi)入口部分短于外入口部分，并且內(nèi)入口部分具有內(nèi)表面，該內(nèi)表面是被葉輪葉片的邊緣掃過的壓縮機(jī)殼體內(nèi)壁的延伸。這種布置使得圓環(huán)形通路被限定在兩個圓環(huán)形入口部分之間，前述兩個圓環(huán)形入口部分朝上游端開口并在它的下游端設(shè)置有孔隙，前述孔隙與面向葉輪的壓縮機(jī)殼體的內(nèi)表面連通。所公知的是，MWE結(jié)構(gòu)穩(wěn)定了壓縮機(jī)增加最大流通能力的性能，并改善了喘振程度(surge margin)，即降低了壓縮機(jī)喘振時的流通。所公知的是，壓縮機(jī)特性的小塊“圖 (map)，，的寬度被增加。然而，已經(jīng)指出該結(jié)構(gòu)同樣具有顯著的噪聲源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除或減輕前述缺點，并提供一種噪聲降低被改善的壓縮機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種壓縮氣體的壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)包括殼體，其具有入口和出口 ；葉輪，其包括多個葉片，所述多個葉片旋轉(zhuǎn)地安裝在所述入口和出口之間的殼體內(nèi)；殼體，其具有內(nèi)壁，該內(nèi)壁限定緊靠葉輪葉片的徑向外邊緣的表面，當(dāng)葉輪繞其軸線旋轉(zhuǎn)時葉輪葉片掃過所述表面；其中，在所述葉輪葉片的上游設(shè)置有限定在所述入口中的至少一個噪聲衰減孔隙。本發(fā)明在壓縮機(jī)噪聲降低方面取得顯著改進(jìn)，并允許使用更高的壓力等級設(shè)計， 而不會增加噪聲。此外，這種布置以壓縮機(jī)葉輪葉片的葉片通過頻率(即，以葉輪旋轉(zhuǎn)的多個頻率) 削弱噪聲。這用于顯著地降低葉輪的上游空氣噪聲朝空氣進(jìn)氣口傳播。理想地，噪聲衰減孔隙或每個噪聲衰減孔隙限定在限定入口的殼體的部分中，更理想地限定在所述入口的內(nèi)表面中?？商鎿Q地，孔可限定在容納在入口中的室內(nèi)。構(gòu)件可以是套的形式。入口可包括外部管狀壁、內(nèi)部管狀壁、和限定在內(nèi)部管狀壁和外部管狀壁之間的圓環(huán)形氣體流通通道；所述外部管狀壁在上游方向上延伸離開葉輪，并形成入口的進(jìn)氣口部分；所述內(nèi)部管狀壁在外管狀壁內(nèi)，所述內(nèi)部管狀壁的直徑在上游方向上延伸離開葉輪， 并限定入口的導(dǎo)流器部分；所述圓環(huán)形氣體流通通道與葉輪流體連通。至少一個噪聲衰減孔隙可限定在內(nèi)部管狀壁的內(nèi)表面、外部管狀壁的內(nèi)表面、或內(nèi)部管狀壁的外表面中的一個或更多個上。優(yōu)選地，噪聲衰減孔隙或每個噪聲衰減孔隙是盲孔，或可以是細(xì)長槽?？商鎿Q地， 噪聲衰減孔隙或每個噪聲衰減孔隙與限定在入口中或圍繞入口限定的閉合室連通。如果衰減孔隙是槽或多個槽，它們可以圍繞孔隙圓周地延伸或可以與入口的中心軸線平行。噪聲衰減孔隙或每個噪聲衰減孔隙可襯有吸音材料。每個孔隙的深度大致為以預(yù)定葉片通過頻率發(fā)射的噪聲的波長的四分之一。噪聲衰減孔隙或每個噪聲衰減孔隙是大致圓形的或大致非圓形的。入口可以是殼體的整體部分。殼體可以是整體構(gòu)造。理想地，在表面或每個表面上設(shè)置多個噪聲衰減孔隙。入口可以限定內(nèi)表面，該內(nèi)表面為殼體的所述表面的上游延伸部分，并被葉輪葉片的外邊緣掃過。
5
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種包括如上限定的壓縮機(jī)的渦輪增壓器。根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)適用于包括到渦輪增壓器中。


根據(jù)以下說明，本發(fā)明的其它優(yōu)選特征和有利特征將顯而易見。
下面參考附圖，僅通過示例來說明本發(fā)明的特定實施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的MWE壓縮機(jī)的立體圖2是圖1的壓縮機(jī)的俯視圖3是圖2的沿Y-Y線的剖視圖4是根據(jù)本發(fā)明的壓f宿機(jī)的第二實施例的剖視圖5是根據(jù)本發(fā)明的壓f宿機(jī)的第三實施例的剖視圖6是根據(jù)本發(fā)明的壓f宿機(jī)的第四實施例的剖視圖7是根據(jù)本發(fā)明的壓f宿機(jī)的第五實施例的剖視圖8是根據(jù)本發(fā)明的壓f宿機(jī)的第六實施例的剖視圖9是根據(jù)本發(fā)明的壓f宿機(jī)的第七實施例的剖視圖10是從圖9側(cè)面觀看-的剖視圖11是從本發(fā)明的壓縮丨機(jī)的第八替換實施例的前側(cè)觀看的剖視圖
圖12是從圖11的側(cè)面觀看的剖視圖；和
圖13是用于顯示圓環(huán)形通道和噪聲衰減孔隙之間的尺寸關(guān)系的圖。
具體實施例方式參考圖1-3，圖示MWE壓縮機(jī)是離心壓縮機(jī)，包括壓縮機(jī)殼體2內(nèi)的葉輪，葉輪安裝在沿軸線3延伸的旋轉(zhuǎn)軸(未顯示)的一端上。為了簡潔的目的，在圖中未顯示葉輪，但是它所大致占據(jù)的空間用參考數(shù)字1表示。葉輪典型地具有多個葉片，每個葉片具有外邊緣， 當(dāng)葉輪繞軸線3旋轉(zhuǎn)時葉片外邊緣掃過殼體內(nèi)表面5。壓縮機(jī)殼體2限定圍繞葉輪的出口螺旋6和整體的MWE入口結(jié)構(gòu)4，MWE入口結(jié)構(gòu)4包括外螺旋壁7和內(nèi)管狀壁9，外螺旋壁 7朝葉輪空間1的上游延伸并限定空氣等氣體的進(jìn)氣口 8，內(nèi)管狀壁9部分延伸進(jìn)進(jìn)氣口 8 中并限定壓縮機(jī)導(dǎo)流器10。內(nèi)壁9限定外表面11和內(nèi)表面12，內(nèi)表面12是葉輪葉片的外邊緣掃過的殼體壁表面5的上游延伸部分。外壁7已限定內(nèi)表面13。圓環(huán)形流通通道14圍繞內(nèi)壁9和外壁8之間的導(dǎo)流器10被限定。流通通道14 朝它上游端處的入口的進(jìn)氣口部分8開口，并被它下游端處的殼體2的圓環(huán)形壁15閉合， 但是，流通通道14經(jīng)貫穿壁15形成的孔隙或槽16與葉輪相通。外壁7的內(nèi)表面13和內(nèi)壁9的內(nèi)和外表面12，11具有在其中以預(yù)定排列加工的多個盲孔20?？?0的布置和幾何形狀被設(shè)計成它們用作四分之一波側(cè)分支共鳴器 (quarter-wave side branch resonator)。這意味著孔20的深度被設(shè)計成大致等于在期望的衰減頻率下的噪聲波長的四分之一。本發(fā)明所衰減的噪聲成分是從主葉片發(fā)出的噪聲。這種噪聲的頻率取決于主葉片的數(shù)量，典型地這種噪聲的頻率是葉輪的旋轉(zhuǎn)頻率的6 到8倍，請注意，盡管同時考慮主葉片和分流葉片時葉片通過的頻率可能是葉輪的旋轉(zhuǎn)頻率的12或14倍。在圖中，孔20的剖面是圓環(huán)形的，并且其直徑不大于孔的深度。典型地，
6孔直徑可以是大約3或4mm。可以理解的是孔剖面不是嚴(yán)格的，可以是橢圓、矩形、槽形等。 孔20的中心間距應(yīng)當(dāng)仔細(xì)考慮以避免相鄰共鳴器之間的干涉，但是該間距典型地可為4mm 至Ij 7mm?？梢岳斫獾氖强?0可設(shè)置在以下表面中的一個或更多個上外壁17的內(nèi)表面13 和內(nèi)壁9的外表面11 (這些表面組合圍成圓環(huán)形流通通道)，和內(nèi)壁9的內(nèi)表面12。壓縮機(jī)殼體2是整體鑄造結(jié)構(gòu)，并且盲孔20如圖所示地限定在入口的內(nèi)部表面上。這些可在鑄造加工期間制造，或在鑄造之后機(jī)加工。然而，設(shè)置插入入口 4的分離孔套或襯套可能更加實際，套中的孔能夠有效地被入口的內(nèi)表面閉合。與此相似的例子顯示在下面說明的圖4的實施例中。與現(xiàn)有技術(shù)的壓縮機(jī)設(shè)計相比，葉輪葉片的消聲器上游的設(shè)置的優(yōu)點是分離的消聲器單元。通過使消聲器作為壓縮機(jī)殼體的入口的一部分，因此它緊湊、簡單，不會增加產(chǎn)生更多噪聲的風(fēng)險，并特別能夠適用于削弱葉片通過頻率下的噪聲。在孔20所示的實施例的變化例中，可襯有吸音材料。在替換例(未顯示)中，孔20朝閉合室開口的孔代替，前述閉合室限定在MWE圓環(huán)形流通通道14的外壁7中或圍繞外壁7。這種布置提供了 Helmholtz型共鳴器。圖4顯示了本發(fā)明的第二實施例，其中，與圖1-3對應(yīng)的部件用增加100的相同標(biāo)記表示，并且不再詳細(xì)說明，除非它們與圖1-3不同。在本實施例中，由套30提供消聲器， 套30插入壓縮機(jī)殼體的進(jìn)氣口 108中。套30具有第一部分31，第一部分31容納在進(jìn)氣口 108的外壁內(nèi)部，使得它的外表面與壁的內(nèi)表面113接合。壁的端部形成階梯以便提供肩部 34，第一部分31與肩部34鄰接。第一部分31具有鄰接表面113的外圓環(huán)部分和引導(dǎo)空氣進(jìn)入進(jìn)氣口 108的內(nèi)部錐形部分32。套30的第二部分33用于限定導(dǎo)流器110和盲孔140。 內(nèi)壁和外壁109，107再次用于限定MWE入口結(jié)構(gòu)的圓環(huán)形流通通道114。經(jīng)槽116進(jìn)入圓環(huán)形通道的空氣能夠經(jīng)圓環(huán)形槽35再次進(jìn)入導(dǎo)流器，前述圓環(huán)形槽35分離套30的第一和第二部分31，33。在圖4的實施例中，所示的孔傾斜，S卩，它們不在徑向上延伸，它們的縱向軸不與入口 104的軸線交叉成直角。除了盲孔之外，也可使用槽形式的孔隙。圖5和圖6的實施例顯示了這樣的例子， 其中，對應(yīng)于圖1-3的部件用增加200的相同標(biāo)記表示，并且不再詳細(xì)說明，除非它們與圖 1-3不同。在圖5中，外壁207的內(nèi)表面213具有多個軸向隔離槽250，該隔離槽250圓周地延伸。通過如圖4的實施例的插入套230提供MWE入口結(jié)構(gòu)，但是沒有限定在內(nèi)壁209 中的噪聲衰減孔隙。所示槽250朝向葉輪的深度增加。圖6的實施例與圖5的實施例所不同的是槽250形成在MWE結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁209的外表面211上。圖7和圖8顯示示意實施例，其中，盲孔220和槽250組合提供噪聲衰減孔隙。在圖7的實施例中，槽250形成在如圖6的壓縮機(jī)中的內(nèi)壁209的外表面211上，但是在外壁 207的內(nèi)表面213上還限定盲孔220。在圖9中，槽250和盲孔220的位置顛倒。在圖9-12所示的替換實施例中，槽360可軸向延伸，在該情況下，它們在圓周方向上間隔。在圖9和10的實施例中，槽360限定在MWE結(jié)構(gòu)的外壁307的內(nèi)表面313中，而在圖11和12的實施例中，槽360限定在內(nèi)壁309的外表面311上。理想的是槽350，360 可設(shè)置在兩個表面上，或可在相對表面上增設(shè)盲孔20，120, 220。清楚的是，槽具有構(gòu)造成如所需地削弱不同頻率的各種深度。與MWE圓環(huán)形流通通道14的高度H相比，孔隙深度D和寬度W被構(gòu)造成削弱噪聲， 按照需要，設(shè)置了不同寬度W和深度D，以便用于不同噪聲波長。因此，孔隙被設(shè)計成它們積極地防止所關(guān)心的噪聲。理想的深度D大約是要被消弱的噪聲波長的四分之一，并且寬度 W不大于通道的高度H的一半。顯然，對于特定波長和頻率的多個噪聲問題，更多數(shù)量的孔隙被構(gòu)造以削弱這種噪聲。在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下，可對上述設(shè)計進(jìn)行各種變化。例如，本發(fā)明可應(yīng)用于不具有MWE入口結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)。此外，噪聲衰減孔隙或孔隙可采用適當(dāng)形式，例如孔、溝槽、狹槽或其它凹陷或凹穴。任何孔隙都可朝室開口以形成 Helmholtz型共鳴器。此外，任何孔隙可襯有吸音材料。對應(yīng)于本發(fā)明的壓縮機(jī)可具有多種應(yīng)用，特別是適用于結(jié)合在葉輪增壓器中。
權(quán)利要求
1.一種壓縮氣體的壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)包括 殼體，其具有入口和出口 ；葉輪，其包括多個葉片，所述多個葉片旋轉(zhuǎn)地安裝在所述入口和出口之間的殼體內(nèi)； 殼體，其具有內(nèi)壁，該內(nèi)壁限定緊靠葉輪葉片的徑向外邊緣的表面，當(dāng)葉輪繞其軸線旋轉(zhuǎn)時葉輪葉片掃過所述表面；入口包括外部管狀壁、內(nèi)部管狀壁、和限定在內(nèi)部管狀壁和外部管狀壁之間的圓環(huán)形氣體流通通道；所述外部管狀壁在上游方向上延伸離開葉輪，并形成入口的進(jìn)氣口部分； 所述內(nèi)部管狀壁在外管狀壁內(nèi)，所述內(nèi)部管狀壁的直徑在上游方向上延伸離開葉輪，并限定入口的導(dǎo)流器部分；所述圓環(huán)形氣體流通通道與葉輪流體連通，其中，在所述葉輪葉片的上游、沿入口的長度設(shè)置有多個噪聲衰減孔隙，該多個噪聲衰減孔隙限定在限定所述入口的殼體的部分的內(nèi)表面中，其中，至少一個噪聲衰減孔隙是盲孔或細(xì)長槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其中，入口被設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的構(gòu)件限定，并且所述噪聲衰減孔隙或每個噪聲衰減孔隙被限定在所述構(gòu)件內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓縮機(jī)，其中，構(gòu)件支撐在殼體的入口部分的一端，并且內(nèi)部管狀壁由插入部限定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)，其中，內(nèi)部管狀壁在圓環(huán)形氣體流通通道中不受支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的壓縮機(jī)，其中，構(gòu)件具有第一部分，該第一部分支撐在殼體的入口部分的一端處，使得第一部分的外表面與殼體的入口部分的該端的內(nèi)表面接合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓縮機(jī)，其中，構(gòu)件的第一部分具有外部圓環(huán)形部分和內(nèi)部錐形部分，使用時，內(nèi)部錐形部分將空氣引導(dǎo)進(jìn)入口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的壓縮機(jī)，其中，構(gòu)件具有形成所述內(nèi)部管狀壁的第二部分，第二部分連接到第一部分，但是第二部分被不連續(xù)的圓環(huán)形槽隔離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的壓縮機(jī)，其中，至少一個噪聲衰減孔隙限定在內(nèi)部管狀壁的內(nèi)表面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的壓縮機(jī)，其中，至少一個噪聲衰減孔隙限定在外部管狀壁的內(nèi)表面中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的壓縮機(jī)，其中，至少一個噪聲衰減孔隙限定在內(nèi)部管狀壁的外表面中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的壓縮機(jī)，其中，沿圓環(huán)形氣體流通通道的長度限定多個噪聲衰減孔隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的壓縮機(jī)，其中，槽或多個槽圍繞入口圓周地延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的壓縮機(jī)，其中，槽或多個槽在大致平行于入口中心軸線的方向上延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的壓縮機(jī)，其中，至少一個盲孔或槽襯有吸音材料。
15.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的壓縮機(jī)，其中，每個孔隙的深度大致為以預(yù)定葉片通過頻率發(fā)射的噪聲的波長的四分之一。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的壓縮機(jī)，其中，至少一個盲孔是大致圓形的。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的壓縮機(jī)，其中，至少一個盲孔是大致非圓形的。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項所述的壓縮機(jī)，其中，入口是殼體的整體部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項所述的壓縮機(jī)，其中，入口限定內(nèi)表面，該內(nèi)表面為殼體的所述表面的上游延伸部分，并被葉輪葉片的外邊緣掃過。
20.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的壓縮機(jī)，其中，所述噪聲衰減孔隙或每個噪聲衰減孔隙具有在非徑向上延伸的縱向軸線。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的壓縮機(jī)，其中，孔隙的縱向軸線在以小于90°的角度傾斜向入口軸線的方向上延伸。
22.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求的壓縮機(jī)，其中，殼體是整體結(jié)構(gòu)。
23.一種渦輪增壓器，包括前述任一項權(quán)利要求的壓縮機(jī)。
全文摘要
一種壓縮氣體的壓縮機(jī)，包括限定入口(8)和出口(6)的殼體(2)。入口(8)具有孔或槽形式的多個孔隙(20)，其限定在入口表面中用作整體的消聲器。入口(8)可包括圖寬放大結(jié)構(gòu)(4)，該圖寬放大結(jié)構(gòu)(4)具有設(shè)置在一個至數(shù)個表面上的孔。這種設(shè)計用于降低噪聲的緊湊和有效的壓縮機(jī)，使得可采用更高等級的壓力設(shè)計?？紫?20)可設(shè)置在限定入口(8)的殼體(2)或分離的插入部中。
文檔編號F04D29/30GK102518605SQ20121002981
公開日2012年6月27日 申請日期2006年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月23日
發(fā)明者圣小珍, 大衛(wèi)·克里斯多弗·克萊 申請人:康明斯渦輪增壓技術(shù)有限公司